一種數(shù)字級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造的

1、一種數(shù)字級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造的摘要：講述一個(gè)數(shù)字級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造的框架。該框架包含數(shù)據(jù)和進(jìn)程兩種功能，就好比嵌入了一個(gè)輕量級(jí)的PDM、PLM和WM系統(tǒng)。考慮到進(jìn)程的固有屬性，我們采用一個(gè)基于CAD的可變積分方法來(lái)快速建立系統(tǒng)。引入集成框架能夠有效改進(jìn)級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)與制造的動(dòng)態(tài)特性。關(guān)鍵詞：模具；設(shè)計(jì)；智能1引言隨著計(jì)算機(jī)處理器性能的不斷提高，模具制造對(duì)數(shù)字化加工環(huán)境有極大的依賴性。獨(dú)立的DM軟硬件工具固然重要，但是只有當(dāng)這些工具能夠集成到一個(gè)通用的數(shù)據(jù)和線程模塊當(dāng)中的時(shí)候，整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程才是最有效的，這就促進(jìn)了集成框架、基于代理的架構(gòu)的發(fā)展，因而在加工過(guò)程、動(dòng)力和資源信息方面建立起了牢固的關(guān)系

2、。過(guò)去一些技術(shù)如CAD、CAE、CAM甚至產(chǎn)品規(guī)劃都因此而成為一個(gè)流水線渠道，便于產(chǎn)品的升級(jí)、更新和檢修1。級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)和加工工程實(shí)際上是采用一系列工具大規(guī)模生產(chǎn)金屬零器件，用到好多工程技術(shù)，比如人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)工具，這些工具有效地改善了開(kāi)發(fā)的進(jìn)程。這些工具的數(shù)據(jù)處理和功能整合滯后于DM的技術(shù)的進(jìn)步。例如，在最近的一份報(bào)道中在整個(gè)級(jí)進(jìn)模具開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用了基于知識(shí)的黑板模型，然而這個(gè)模型本身次于當(dāng)前流行的多代理系統(tǒng)(MAS)。本文中提出了一集成框架為從智能級(jí)進(jìn)模具中發(fā)展來(lái)的工具組合提供一個(gè)通用的軟件機(jī)制，進(jìn)一步發(fā)展下游的元器件加工或者計(jì)算機(jī)輔助處理規(guī)劃工具，因此整個(gè)模具開(kāi)發(fā)從設(shè)計(jì)到加工會(huì)高度集

3、成化2。2智能級(jí)進(jìn)機(jī)制本文中提出的集成框架是智能級(jí)進(jìn)模具系統(tǒng)的一個(gè)拓展，由新加坡國(guó)立大學(xué)以及新加坡高性能計(jì)算研究院開(kāi)發(fā)和持續(xù)升級(jí)維護(hù)3。智能級(jí)進(jìn)模具系統(tǒng)包含5個(gè)功能模塊，即基于特征的建模、處理規(guī)劃模塊、模具配置模塊、繪制準(zhǔn)備和兩個(gè)補(bǔ)充模塊模板管理和基于知識(shí)的外殼。設(shè)計(jì)過(guò)程和相應(yīng)的功能模塊同步進(jìn)行，IPD主動(dòng)性的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，每一個(gè)步驟的設(shè)計(jì)信息會(huì)以基于特征的形式存儲(chǔ)，這樣設(shè)計(jì)元素就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)用；其次，可以用3D虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬化設(shè)計(jì)，例如三維的條狀布局。這樣就提供了附加的校驗(yàn)層，在設(shè)計(jì)的早期會(huì)減少設(shè)計(jì)誤差。3對(duì)集成框架的需求盡管IPD系統(tǒng)為級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)提供了一系列的人工智能和虛

4、擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，然而這僅僅是外部工具的集成以及其他下游加工功能的改進(jìn)。IPD系統(tǒng)中的集成問(wèn)題事實(shí)上是不同功能模塊只見(jiàn)的互動(dòng)性。也就是說(shuō)，該技術(shù)把設(shè)計(jì)過(guò)程中的復(fù)雜性分解成為一系列可操作的任務(wù)同時(shí)將它變成一種合適的描述信息，這樣下游的描述可以直接使用上游步驟的結(jié)果。此外，IPD系統(tǒng)在基于知識(shí)的黑板的作用下還支持一些可操作的集成功能?？砂粋€(gè)通用的知識(shí)對(duì)像基和一個(gè)參考引擎來(lái)實(shí)現(xiàn)每一個(gè)功能模塊的運(yùn)算功能。它在功能模塊之間提供了一個(gè)附加層，支持對(duì)象檢索，對(duì)過(guò)程集成很有益處。在最新的IPD系統(tǒng)中，殼使得每一個(gè)功能模塊具有智能計(jì)算功能，所有的功能模塊被進(jìn)一步分割因而變得更加自主。因此，很有必要為這些自主模塊提

5、供一個(gè)集成框架，就好比嵌入了一個(gè)特殊的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品生命周期管理和流水線管理系統(tǒng)。4集成框架的設(shè)計(jì)為了很快建立集成框架，我們從CAD框架中借鑒了一些基礎(chǔ)的想法，該框架在20世紀(jì)初初步形成而且很快在電器設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域被廣泛使用。此外，一系列先進(jìn)的系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)和分析技術(shù)，特別是面向?qū)ο蠛头植紝?duì)象技術(shù)被使用來(lái)鑒定和優(yōu)化系統(tǒng)功能。4、1數(shù)據(jù)集成和過(guò)程集成提出集成框架的主要?jiǎng)訖C(jī)是為原來(lái)離散的設(shè)計(jì)活動(dòng)提供一個(gè)數(shù)據(jù)集成和過(guò)程即成功能，之前這些都是由一些列的設(shè)計(jì)和制造工具完成的。對(duì)于數(shù)據(jù)集成功能，終端用戶采用一種全局性的數(shù)據(jù)，并由一套配置和版本管理設(shè)施支持。特定項(xiàng)目的數(shù)據(jù)會(huì)立即被集中并優(yōu)化便于搜索、共享，

6、并會(huì)以特殊的形式存儲(chǔ)來(lái)避免數(shù)據(jù)沖突。而對(duì)于過(guò)程集成功能終端用戶可以采用標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程序列。為了完成整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和加工，終端用戶不斷咨詢?cè)O(shè)計(jì)流程確保每一項(xiàng)任務(wù)以及采用的數(shù)據(jù)都是正確的。每一個(gè)獨(dú)立任務(wù)完成之后，相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出會(huì)自動(dòng)進(jìn)去數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊并作為配置數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)下來(lái)4。4、2整個(gè)工程環(huán)境以及框架的功能本文提出的框架中，真?zhèn)€工程環(huán)境包括級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)加工工具、集成框架等。該框架還包括一個(gè)共享的工作臺(tái)、框架內(nèi)核、兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)廣利數(shù)據(jù)庫(kù)和原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)包含指向原始數(shù)據(jù)庫(kù)指針的元數(shù)據(jù)。框架內(nèi)核被設(shè)計(jì)成一種交易處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)保障依賴于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能在工作臺(tái)應(yīng)用程序GUI直接干琪或者其他通過(guò)包

7、裝的工具干預(yù)之下正常運(yùn)行。CA工具能在框架的監(jiān)督之下自主運(yùn)行，所有展示項(xiàng)目進(jìn)度的結(jié)果都被框架存放進(jìn)一個(gè)集中的存儲(chǔ)模塊。然而，目前主要的問(wèn)題是模具設(shè)計(jì)和加工要考慮到很多復(fù)雜的數(shù)據(jù)和管理功能。因此，框架內(nèi)核被進(jìn)一步分解為三個(gè)單元，即數(shù)據(jù)和進(jìn)程管理內(nèi)核、元數(shù)據(jù)處理單元以及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理單元。4、3實(shí)現(xiàn)圖譜建立框架結(jié)構(gòu)包含三個(gè)步驟。第一個(gè)步驟就是在不考慮細(xì)節(jié)的情況將主要步驟構(gòu)造成一個(gè)大致框架；第二個(gè)步驟就是開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)集庫(kù)管理機(jī)制或者相關(guān)的信息模塊，同時(shí)需要進(jìn)一步明確框架其他模塊的單元；第三個(gè)步驟就是開(kāi)發(fā)工作臺(tái)界面圖形用戶界面。簡(jiǎn)單的工具包裝會(huì)使得他們能夠在當(dāng)前界面直接使用框架功能，因此，在原型設(shè)計(jì)過(guò)程中美

8、譽(yù)考慮封裝的具體實(shí)現(xiàn)途徑。4、4輪廓框架初級(jí)框架中功能被分為客戶端功能和服務(wù)端功能。主要的相關(guān)實(shí)現(xiàn)策略如下所示。在這里企業(yè)級(jí)的基于Window的以太網(wǎng)應(yīng)該是主要的工作平臺(tái)，元數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在服務(wù)端集中存放作為信息Hub。常用的面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)Java用來(lái)實(shí)所有新建的框架單元。一個(gè)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)備用來(lái)作為存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)的管理數(shù)據(jù)庫(kù)。遠(yuǎn)程訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)需要和一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器通信，該服務(wù)器和元數(shù)據(jù)庫(kù)以及遠(yuǎn)實(shí)現(xiàn)線程之間交互。設(shè)計(jì)對(duì)象文件的傳送使用CIFS協(xié)議，高協(xié)議能夠使Java應(yīng)用遠(yuǎn)程訪問(wèn)共享文件以及存放在SMB文件服務(wù)器路徑中的文件。4、5系統(tǒng)建模以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理機(jī)制根據(jù)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則，實(shí)例化

9、一個(gè)對(duì)象的軟件系統(tǒng)就等同于一系列對(duì)象以相互關(guān)系的認(rèn)定。一旦一個(gè)面向?qū)ο蟮哪Ｐ徒ⅲ麄€(gè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)工作也接近尾聲。對(duì)于像現(xiàn)在設(shè)計(jì)的集成框架。這些對(duì)象可以被分為兩個(gè)部分：要么是短暫的要么是持久可用的。先期需要一定的理論準(zhǔn)備來(lái)奠基基礎(chǔ)。尤其是在該系統(tǒng)中，一系列的IDEF0模型被用來(lái)定義相關(guān)性，其中整個(gè)框架和相關(guān)的工具協(xié)同工作。通過(guò)對(duì)整個(gè)框架提取特征來(lái)捕捉設(shè)計(jì)改變衰減屬性。采用了一個(gè)先進(jìn)的設(shè)計(jì)版本控制工具和配置管理模型來(lái)支持設(shè)計(jì)傳播管理。最終，整個(gè)進(jìn)程管理模型建立在產(chǎn)品管理模型的基礎(chǔ)之上。5進(jìn)程動(dòng)態(tài)一般而言，改進(jìn)的集成框架沒(méi)有改變級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)和加工過(guò)程。然而，進(jìn)程的動(dòng)態(tài)性能可能會(huì)更具用戶的想法得到有效

10、的改進(jìn)。在集成框架下工作，用戶在進(jìn)行局部設(shè)計(jì)和加工的同時(shí)能夠?qū)φ麄€(gè)進(jìn)程有所掌握。潛入的進(jìn)程及其相互作用是為了得到更好的虛擬化的結(jié)果，這樣可以降低用戶對(duì)于IPD系統(tǒng)節(jié)能的掌握程度，從而降低技術(shù)壓力。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理功能保確保所有對(duì)于操作項(xiàng)以及產(chǎn)品版本的改進(jìn)能夠永久保留。這樣用戶在對(duì)多個(gè)未完成的進(jìn)程進(jìn)行操作的時(shí)候就不容器出錯(cuò)。而且，單一更改對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品版本的改進(jìn)也是對(duì)立與其他相關(guān)的更改。如果沒(méi)有這些保障措施，對(duì)于不同原始設(shè)計(jì)的改進(jìn)都可能會(huì)很麻煩。集成框架不僅能夠使開(kāi)發(fā)者共享最新的產(chǎn)品版本信息，而且還能提供并發(fā)工程策略。它能夠?qū)?fù)雜的從序列化模具進(jìn)行分解，使得不同的設(shè)計(jì)任務(wù)能夠平行進(jìn)展。例如，要在CAPP上完成的不同模具任務(wù)以及不同的版本配置更改任務(wù)都可以被分給不同的工程師來(lái)同時(shí)完成，這樣就加快了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)度。6結(jié)語(yǔ)本文中提出并設(shè)計(jì)了集成級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)框架。為模具設(shè)計(jì)中產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及多設(shè)計(jì)版能夠進(jìn)行智能管理。受到CAD設(shè)計(jì)框架的啟發(fā)，全局性的系統(tǒng)架構(gòu)以及功能要求被采用到模具設(shè)計(jì)過(guò)程中。開(kāi)發(fā)過(guò)程中還采用了其他三個(gè)步驟。首先，在做出一系列設(shè)計(jì)實(shí)施計(jì)劃的同時(shí)搭建起了一個(gè)空的數(shù)據(jù)庫(kù)管理框架；第二個(gè)步驟就是開(kāi)發(fā)管理數(shù)據(jù)庫(kù)模塊以及先關(guān)的信息模塊，并進(jìn)一步細(xì)化框架中的其他元素，同時(shí)還進(jìn)行了先關(guān)的理論準(zhǔn)備。最后，開(kāi)發(fā)了一個(gè)工作臺(tái)圖形用戶界面來(lái)測(cè)試和評(píng)估框架的性能。本文中設(shè)計(jì)